一种用硫修饰的孔隙阻断方法,以增强碳支持纳米粒子的电催化稳定性

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 电极材料的耐用性是质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的一个主要挑战.
• 开发强大的催化剂对于广泛采用PEMFC至关重要.
• 现有的碳支通常会降解,限制燃料电池的寿命.

研究的目的:

• 开发一种非常耐用的碳支持 (Pt) 催化剂,用于PEMFC中的氧降解反应 (ORR).
• 为了提高的利用率和催化剂的稳定性.
• 为了解决PEMFCs当前电极材料的局限性.

主要方法:

• 修改原始碳黑 (Ketjen黑 EC300 J) 使用硫氨酸 (硫源) 和二二二硫酸盐 (SDS) (碳源).
• 通过连续浸,将元素硫添加到碳支物中,并通过连续浸减少碳孔的大小/体积.
• 合成纳米化催化剂在经过修改的硫化碳支上.

主要成果:

• 硫碳支持Pt催化剂 (Pt/S-C-3) 在30,000次加速应力测试 (AST) 循环后显示出最小的活性损失 (14mV半波潜力损失).
• 电化学表面积 (ECSA),质量活性 (MA) 和特异性活性 (SA) 的降低最小 (分别为21.8%,27.5%,5.9%).
• 烧结试验显示,平均Pt颗粒大小 (2.09 nm至2.52 nm) 仅略有增加.

结论:

• 碳支的硫化显著提高了PEMFC中ORR的Pt催化剂的耐用性和稳定性.
• 经过修改的催化剂显示出高利用率和在恶劣操作条件下耐降解性.
• 这种方法提供了一个有希望的策略,以克服PEMFC电极材料的耐用性问题.